№ 68 (1107948), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Сэтой целью включите схему измерения температуры с помощью тумблера ТЕРМОМЕТР иснимите показание микроамперметра A на передней панели гистерезиографа; поградуировочному графику, находящемуся на столе рядом с установкой, определитетемпературу и запишите ее значение в тетрадь.Упражнение 1ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПЕТЛИДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА1. Установите переключатель напряжений 0400 В на передней панелигистерезиографа последовательно в положения 0, 50, 100,..., 400 В и проследите, как приэтом меняется форма петли гистерезиса на экране осциллографа.
Убедитесь, что припоследних переключениях - площадь петли гистерезиса практически перестаетувеличиваться: на экране осциллографа начинает наблюдаться так называемая предельнаяпетля гистерезиса, характеризующаяся тем, что максимальное достигаемое в ней значениеполяризации в образце совпадает с величиной его спонтанной поляризации. Схематическизарисуйте в тетрадь на одном чертеже форму петель гистерезиса, отвечающих положениямпереключателя напряжений 100, 200 и 400 В.Далее во всех пунктах данного упражнения и в упр. 2 будут исследоваться параметрыпредельной петли гистерезиса, для чего переключатель напряжений следует установить вположении 400 В.2.
Определите амплитудное значение переменного напряжения, подаваемого наобразец в положении переключателя напряжений 400 В,по формуле8U0 = U 2 ,где U - действующее (эффективное) значение этого напряжения. Точное значениевеличины U в данном положении переключателя определите по показанию вольтметрагистерезиографа.3.
Определите максимальное значение напряженности электрического поля вобразце Еmax, отвечающее концам петли гистерезиса, по формулеEmax = U/d,(5)где d - толщина образца (d = 0,5 мм).4. Определите максимальное значение электрической индукции в образцеDmax, отвечающее концам петли гистерезиса, по формулеDmax = C0(Uy)max /S = C0Ymax/2S ,(6)где С0 - емкость опорного конденсатора (С0 = 0.1 мкФ), Ymax - полнаяпротяженность петли по вертикали, выраженная в больших делениях шкалы наэкране осциллографа, - чувствительность осциллографа по оси Y,определяемая положением переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛЕН осциллографа и вположении 1 этого переключателя имеющая значение = 1 В/деление, S площадь обкладок конденсатора Cк, S = 9 мм2. Для определения величины YMAXудобно отключить вход осциллографа от клемм х гистерезиографа, прекращаятем самым подачу напряжения и на горизонтально отклоняющие пластиныосциллографа; в результате на экране электронно-лучевой трубки будетнаблюдаться вертикальная линия, длина которой равна протяженности петлигистерезиса по вертикали и легко может быть измерена.
После измерениявеличины YMAX для восстановления изображения петли гистерезиса на экранедостаточно вновь подать напряжение Uх с клемм х гистерезиографа нагоризонтально отклоняющие пластины осциллографа.5. Определите значение диэлектрической проницаемости в кристалле ТГСпри напряженности электрического поля в нем Е = Еmax по формуле = Dmax/0Emax ,(7)где 0 = 8.85 10-12 Ф/М.
В качестве значений Emax и Dmax используйте значенияэтих величин, найденные в п. 3, 4 данного упражнения.6. Вычислите величину коэрцитивной силы ЕС в кристалле ТГС (притемпературе, при которой в данный момент находится образец и которая былаопределена выше), по формуле:Ec = (Xc/Xmax) Emax ,(8)где Xmax и Xc, соответственно, полная протяженность петли гистерезиса по9горизонтали и ее ширина, выраженные в (больших) делениях шкалы на экранеосциллографа. Для определения величины Хс следует с помощью ручек , управления лучом осциллографа расположить центр петли гистерезиса в началекоординат масштабной шкалы на экране осциллографа и определить длинуотрезка, отсекаемого петлей на оси х, в больших делениях шкалы. Дляопределения величины Xmax удобно отключить вход осциллографа от клемм Yгистерезиографа, прекращая тем самым подачу напряжения и на вертикальноотклоняющие пластины осциллографа; в результате на экране будетнаблюдаться горизонтальная полоска, длина которой равна протяженностипетли гистерезиса по горизонтали и легко может быть измерена.
Послеизмерения величины Xmax для восстановления изображения петли гистерезиса наэкране осциллографа достаточно вновь подать напряжение Uy с клемм Y навертикально отклоняющие пластины осциллографа. Величина Еmax в формуле(8) была определена в п. 3 данного упражнения.7. Определите величину спонтанной поляризации кристалла ТГС (притемпературе, которую в данный момент имеет образец), по формулеPs = Dmax - 0Emax,(9)где величины Еmax и Dmax определены выше в пунктах 3 и 4. Легко видеть,что если диэлектрическая проницаемость = Dmax/0Emax(10)при напряженности электрического поля в кристалле Е = Еmax удовлетворяетсоотношению >> 1, то вместо формулы (9) для определения величиныспонтанной поляризации можно использовать формулуPs Dmax .(11)Упражнение 2ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИСПОНТАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА ТГС(выполняется по указанию преподавателя)1.
Включите тумблер ПОДОГРЕВ на передней панели гистерезиографа. Привключении этого тумблера через обмотку нагревателя в термостате начинаетпротекать некоторый постоянный ток, температура образца увеличивается, чтоприводит к уменьшению сопротивления и возрастания тока в цепи термистора.2.Пользуясьградуировочнойкривойшкалымикроамперметрагистерезиографа, определите, каким значениям тока через микроамперметрсоответствуют температуры образца в термостате t = 30, 37, 43, 48, 49 °С.Полученные значения тока выпишите в тетрадь. При достижении током черезмикроамперметр каждого из указанных значений определите параметр Ymax10петли гистерезиса аналогично тому, как это было сделано в п. 4 упр.
1.Схематически зарисуйте (на одном чертеже) форму петли гистерезиса длятемператур образца 30, 43 и 49 °С и дайте качественное объяснение характераизменения этой формы с увеличением температуры кристалла.Внимание! После выполнения задания данного пунктавыключите нагревательный ток термостата, поставив тумблерПОДОГРЕВ на передней панели гистерезиографа в положениеВЫКЛ.3. Используя полученные в предыдущем пункте значения величины Ymaxдля каждого из значений температуры 30, 37, 43, 48, 49 °С вычислитеспонтанную поляризацию кристалла ТГС по формулеPs = Dmax - 0Emax = C0Ymax/2S - 0Emax ,(12)где величина Еmax определена в п.
3 Упр.1.4. Постройте график зависимости спонтанной поляризации Ps кристалла ТГС оттемпературы. При построении графика используйте также значение спонтаннойполяризации кристалла до включения подогрева, найденное в п. 7 Упр. 1.ЛИТЕРАТУРАСавельев И.В. Курс общей физики: Учеб. Пособие.
В 5 кн. Кн. 2.Электричество и магнетизм - 4-е изд., перераб. - М.: Наука. Физматлит. 1998. 336.Глава 2. Электрическое поле в диэлектриках.§ 2.1. Полярные и неполярные молекулы.§ 2.2. Поляризация диэлектриков.§ 2.3. Поле внутри диэлектриков.§ 2.4. Объемные и поверхностные связанные заряды.§ 2.5. Вектор электрического смещения.Глава 3. Проводники в электрическом поле.§ 3.3. Электроемкость.§ 3.4. Конденсаторы.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
